Was ist additive Fertigung? Beginnen Sie mit dem 3D-Druck

Beginnen wir mit den Grundlagen

Die additive Fertigung (häufig als Rapid Prototyping oder 3D-Druck bezeichnet) ist eine Fertigungsmethode, bei der Materialschichten einzeln aufgebaut werden, um ein festes Objekt zu schaffen. Obwohl es viele verschiedene additive Fertigungs- und 3D-Drucktechnologien gibt, konzentriert sich dieser Artikel auf den allgemeinen Prozess vom Design bis zum fertigen Teil.

Unabhängig davon, ob das endgültige Teil ein schneller Prototyp oder ein funktionales Teil für den Endverbrauch ist, ändert sich der allgemeine Prozess nicht wesentlich. Lassen Sie uns darauf eingehen.

Wie entwirft man herstellbare Modelle in CAD?

Die Erstellung eines digitalen Modells ist der erste Schritt im additiven Fertigungsprozess. Die gebräuchlichste Methode zur Erstellung eines digitalen Modells ist die Verwendung von Computer Aided Design (CAD). Es gibt ein umfangreiches Angebot an kostenlosen und professionellen CAD-Programmen, die mit additiven Fertigungstechnologien kompatibel sind. Reverse Engineering kann auch verwendet werden, um ein digitales Modell durch 3D-Scannen zu generieren.

Beim Entwerfen digitaler Modelle für die additive Fertigung müssen mehrere Designüberlegungen berücksichtigt werden. Diese konzentrieren sich im Allgemeinen auf Einschränkungen der Feature-Geometrie und Anforderungen an Stütz- oder Austrittslöcher, um nur einige zu nennen. Faktoren wie diese variieren in der Regel je nach Technologie, daher ist es wichtig, sie aufzufrischen.

Was sind STL-Konvertierung und Dateimanipulation?

Eine kritische Phase im additiven Fertigungsprozess, die sich von der traditionellen Fertigung unterscheidet, ist die Anforderung, ein CAD-Modell in eine STL-Datei (Stereolithographie) umzuwandeln. STL verwendet Dreiecke (Polygone), um die Oberflächen eines Objekts zu beschreiben. Eine Anleitung zum Konvertieren eines CAD-Modells in eine STL-Datei finden Sie hier.

Es gibt mehrere Modellbeschränkungen, die berücksichtigt werden sollten, bevor ein Modell in eine STL-Datei konvertiert wird, einschließlich der physischen Größe des Modells, der Wasserdichtigkeit und der Anzahl der Polygone.

Sobald eine STL-Datei generiert wurde, wird die Datei in ein Slicer-Programm importiert. Dieses Programm nimmt die STL-Datei und konvertiert sie in G-Code, eine Programmiersprache für numerische Steuerung (NC). Es wird in der computergestützten Fertigung (CAM) zur Steuerung automatisierter Werkzeugmaschinen (einschließlich CNC-Maschinen und 3D-Drucker) verwendet. Das Slicer-Programm ermöglicht es dem Designer auch, die Bauparameter anzupassen, einschließlich Stützen, Schichthöhe und Teileausrichtung.

Wie produzieren additive Maschinen kundenspezifische Teile?

Maschinen für die additive Fertigung (3D-Drucker) bestehen aus vielen kleinen und komplizierten Teilen, sodass eine korrekte Wartung und Kalibrierung entscheidend für die Erstellung präziser Drucke sind.

Die in der additiven Fertigung verwendeten Rohstoffe sind oft nur begrenzt haltbar und erfordern einen sorgfältigen Umgang. Während einige Prozesse die Möglichkeit bieten, überschüssiges Baumaterial zu recyceln, kann die wiederholte Wiederverwendung die Materialeigenschaften beeinträchtigen, wenn sie nicht regelmäßig ersetzt werden.

Die meisten additiven Fertigungsmaschinen müssen nicht überwacht werden, nachdem der Druck begonnen hat. Die Maschine folgt einem automatisierten Prozess und Probleme treten im Allgemeinen nur auf, wenn der Maschine das Material ausgeht oder ein Fehler in der Software vorliegt. Eine Erklärung, wie jeder der verschiedenen additiven Fertigungsdrucker Teile herstellt, finden Sie hier.

Wie und wann entfernen Sie Abdrücke?

Bei einigen additiven Fertigungstechnologien ist das Entfernen des Drucks so einfach wie das Trennen des gedruckten Teils von der Konstruktionsplattform. Bei anderen eher industriellen 3D-Druckverfahren ist das Entfernen eines Drucks ein hochtechnischer Prozess, bei dem der Druck präzise extrahiert wird, während er noch im Baumaterial eingeschlossen oder an der Bauplatte befestigt ist.

Diese Methoden erfordern komplizierte Entfernungsverfahren und hochqualifizierte Maschinenbediener sowie Sicherheitsausrüstung und kontrollierte Umgebungen.

Wie funktioniert die Nachbearbeitung für die additive Fertigung?

Die Nachbearbeitungsmethoden variieren je nach Druckertechnologie. SLA erfordert, dass eine Komponente vor der Handhabung unter UV aushärtet, Metallteile müssen oft in einem Ofen spannungsarm geglüht werden, während FDM-Teile sofort gehandhabt werden können. Bei Technologien, die Support verwenden, wird dieser ebenfalls in der Nachbearbeitungsphase entfernt. Die meisten 3D-Druckmaterialien können geschliffen werden, und andere Nachbearbeitungstechniken wie Trommeln, Hochdruckluftreinigung, Polieren und Färben werden implementiert, um einen Druck für die Endverwendung vorzubereiten.

Häufig gestellte Fragen

Was sind die wichtigsten additiven Fertigungstechnologien?

Unter dem Dach der additiven Fertigung gibt es sieben Technologien. Dies sind Wannenpolymerisation, Materialextrusion, Materialstrahlen, Folienlaminierung, gerichtete Energieabscheidung, Binderstrahlen und Pulverbettschmelzen.

Was ist der Unterschied zwischen additiver Fertigung und 3D-Druck?

Die Begriffe additive Fertigung und 3D-Druck sind größtenteils austauschbar. Beide beziehen sich auf Fertigungsprozesse, bei denen Teile Schicht für Schicht aus einem CAD-Design aufgebaut werden.

Sind additive Fertigung und Rapid Prototyping derselbe Prozess?

Während additive Fertigung und 3D-Druck oft synonym verwendet werden, ist Rapid Prototyping ein verwandter, aber eigenständiger Prozess. Rapid Prototyping bezieht sich auf die beschleunigte Prototyping-Phase der Produktentwicklung, wobei die additive Fertigung ein Prozess ist, der dieses Ziel unterstützt.

In welchen Branchen wird die additive Fertigung häufig eingesetzt?

Die additive Fertigung wird in einer Vielzahl von (und wachsenden) Branchen eingesetzt, darunter Luft- und Raumfahrt, Robotik, Unterhaltungselektronik und Automobilindustrie. Eine Branche, die immens vom Aufkommen und der weit verbreiteten Einführung von Additiven profitiert hat, ist die Medizintechnik. In der Vergangenheit tendierten die meisten Branchen dazu, Additive für das Prototyping zu verwenden, aber mit robusteren Technologien, die auf den Markt kommen, wenden sich Unternehmen auch Additiven für Endverbraucherteile und die Produktion größerer Stückzahlen zu.

Was sind die Vorteile der additiven Fertigung?

Die additive Fertigung bietet viele einzigartige Vorteile. Es ist eine viel kostengünstigere Methode zur Herstellung von Prototyping-Teilen als subtraktive Prozesse und es entsteht weniger Materialabfall. Die Einstiegskosten sind recht niedrig und es ist billiger für kleinere und schnellere Produktionsläufe. Die additive Fertigung ist besonders nützlich, wenn Sie ältere Teile neu erstellen müssen, die Sie optimieren möchten.

Welches sind die gängigen Materialien, die in der additiven Fertigung verwendet werden?

Die additive Fertigung kann kundenspezifische Teile aus Polymeren, Metallen und in einigen Fällen Keramik herstellen. Das am häufigsten verwendete Material in der additiven Fertigung ist Kunststoff, insbesondere für das Prototyping.